\chapter{Resultados experimentais}
\label{cap:desempenho}

O protocolo evWTRP, como já foi dito, é uma extensão do protocolo WTRP. É uma alternativa a
este último. Como tal, evWTRP deve ter destaques que incentivem o seu uso. Nesse sentido realizamos
alguns experimentos que indicaram algumas melhorias da nossa versão do protocolo \textit{token ring}
sem fio em relação a versão em~\cite{ergenthesis}.

Neste capítulo apresentamos os testes realizados e discutimos os resultados
obtidos. Os experimentos realizados são: tempo médio de rotação de \textit{token} (TRT), taxa de
transferência de dados, atraso médio ponto a ponto e tempo de transmissão de dados por \textit{broadcast}.

Imaginamos cenários de conferências em que participantes necessitam trocar dados, por exemplo arquivos
de contatos ou uma pequena gravação de voz, entre si.

Todos os experimentos foram realizados no ambiente de simulação de NS. Onde cada estação deve
deslocar-se para uma área onde haja sinal de alguma rede, e permanece estático enquanto faz parte da rede.
As redes podem ser formadas por estações em uma estrutura de um anel ou em uma estrutura de um anel de
anéis (varal). De acordo com o nosso planejamento todas as estações utilizam mesmo canal de comunicação.
A excessão dos nódos que iniciam uma simulação, atribuimos velocidades, no intervalo entre 50 \textmd{m/s}
a 250 \textmd{m/s}, às estações que fazem parte de uma rede. E, configuramos que as estações consigam
escutar-se entre si em uma distância de até 250 metros em uma área sem obstáculos. Aliás, salientamos
que nem todas as estações conseguem escutar todas as transmissões na rede a que ela faz parte.

\section{Configuração do resultado de cada simulação}
Nesta seção explicaremos como é formada a configuração para cada arquivo TCL utilizado
na simulação.

Sejam 
\begin{itemize}
 \item $ n \geq 1, n \in N $ número total de nódos
 \item $ t \geq 1, t \in N $ quantidade de componentes não-conexos. Os componentes são identificados da esquerda para direita.
 \item $ m_{i} \geq 1, m_{i} \in N $ quantidade de anéis pendurados ao i-ésimo componente, com $1 \leq i \leq t$
 \item $r_{k}^{m_{i}}$ k-ésimo anel do i-ésimo componente. Em um componente ${m_{i}}$, o anel pendurado ao proprietário de um varal é o primeiro
anel $r_{1}^{m_{i}}$, anel pendurado ao sucessor do proprietário do varal é o segundo $r_{2}^{m_{i}}$, assim sucessivamente até
o anel pendurado ao predecessor do proprietário do varal é o último anel do componente ${m_{i}}$.
\end{itemize}

Definimos uma configuração $\mathcal{C}$, para o resultado de uma simulação de arquivo TCL, como sendo
$\mathcal{C}= m_{1}:r_{1}^{m_{1}},r_{2}^{m_{1}},\dots,r_{m_{1}}^{m_{1}};
m_{2}:r_{1}^{m_{2}},r_{2}^{m_{2}},\dots,r_{m_{2}}^{m_{2}};\dots;
m_{t}:r_{1}^{m_{t}},r_{2}^{m_{t}},\dots,r_{m_{t}}^{m_{t}}$.


\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{cenario_arquivo_configuracao.pdf}
\caption{Exemplo de cenário e a sua configuração}
\label{fig:configuracao}
\end{figure}


Na figura~\ref{fig:configuracao} apresentamos um exemplo de cenário resultante da simulação para 20 nódos e
a configuração encontrada para esse cenário. Identificando da esquerda para direita, temos o primeiro componente (varal)
com 5 nódos; consideramos o nódo 0 proprietário do varal, então o primeiro anel tem 3 nódos, o segundo tem um nódo,
o terceiro anel tem 4 nódos, quarto e quinto têm 2 e 1 nódos, respectivamente;o segundo componente contém um anel simples;
no terceiro componente (varal) com 4 nódos, consideramos o nódo 6 proprietário do varal, então o primeiro anel desse componete
contém 1 nódo, o segundo contém 2 nódos, e terceiro e quarto anéis contêm 1 nódo cada; e o quarto componente é um anel
formado por 3 nódos.

\section{Ambiente de simulação}

\begin{table}[!hbtp]
 \begin{tabular}{|c|c|}
  \hline
  \textbf{Parâmetros} & \textbf{Valores}\\
  \hline
  Frequência & 9.14e+08\\
  \hline
  Taxa de transmissão & 11\textrm{Mb}\\
  \hline
  Energia de transmissão & 0.281838\\
  \hline
  Limiar da energia de recepção & 3.65262e-10\\
  \hline
  Tipo de canal & WirelessChannel\\
  \hline
  Tipo de propagação & TwoRayGround\\
  \hline
  Tipo de interface de rede & WirelessPhy\\
  \hline
  Tipo de MAC & 802\_11\\
  \hline
  Tipo de interface de fila & Droptail com prioridade\\
  \hline
  Tipo de camada de enlace & LL\\
  \hline
   Modelo de antena & OmniAntenna\\
  \hline
   Número máximo de pacotes na fila & 50, 100, 300\\
  \hline
   Tempo de Vida (TTL) & 100 (padrão 32 NS)\\
  \hline
   Número de nódos & 10, 30, 50\\
  \hline
   Protocolo & WTRP\footnote{Aqui WTRP é o nosso protocolo, ou seja evWTRP}\\
  \hline
  Área de simulação & 1311\textrm{m} x 943\textrm{m}\\
  \hline
   Tempo de simulação & 50\textrm{s}, 200\textrm{s}, 400\textrm{s}\\
  \hline
  Tipo de aplicação & CBR\\
  \hline
  Tamanho de pacotes & 100, 200, 512 \textrm{Kilobytes}\\
  \hline
 \end{tabular}\\
  \caption{Tabela de parâmetros de simulação}
  \label{fig:paramtable}
\end{table}
Os parâmetros apresentados na tabela~\ref{fig:paramtable} são os que utilizamos para as simulações.
(explicar os parÂmetros)

\section{Experimentos}
Nas figuras~\ref{fig:R30TRT},~\ref{fig:N30V8TRT},~\ref{fig:R50TRT},~\ref{fig:N50V14TRT} apresentamos os
resultados do tempo de rotação de \textit{token} (TRT) em redes compostas por 30 nódos,
e 50 nódos. A cada entrada inclusão feita com sucesso, após o nódo incluído receber e passar
o \textit{token}, computamos a diferença entre o tempo $\Delta\textrm{tev}$ que o primeiro
nódo na rede leva para enviar $\theta\textrm{e}$ e receber $\theta\textrm{r}$ o \textit{token}.
Onde, $\Delta\textrm{tev} = \theta\textrm{r} - \theta\textrm{e}$.

\subsection{Tempo médio de TRT}

\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{N30V8-trt-pt.pdf}
\caption{TRT em uma rede com um varal e 30 nódos}
\label{fig:N30V8TRT}
\end{figure}

\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{R30-trt-pt.pdf}
\caption{TRT em uma rede com um anel de 30 nódos}
\label{fig:R30TRT}
\end{figure}

Analisando as figuras~\ref{fig:N30V8TRT} e~\ref{fig:R30TRT} temos indicação que o TRT é maior na rede
formada topologicamente por um anel com 30 nódos. Na primeira figura, mais detalhadamente, após a formação
do varal com a inclusão do nódo 9 até nódo 28 podemos ver que $\Delta\textrm{tev}$ não sofre alteração
significante. Já na segunda figura, temos um crescimento monótono que em alguns momentos forma picos.
Um dos motivos da formação de picos é a circulação de mensagem de inclusão.


\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{N50V14-trt-pt.pdf}
\caption{Gráfico de TRT em uma rede com um varal e 50 nódos}
\label{fig:N50V14TRT}
\end{figure}

\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{R50-trt-pt.pdf}
\caption{Gráfico de TRT em uma rede com um anel de 50 nódos}
\label{fig:R50TRT}
\end{figure}

A mesma análise feita nas figuras anteriores vale para~\ref{fig:R50TRT} e~\ref{fig:N50V14TRT}, redes
formadas por 50 nódos.

\subsection{Taxa de transferência de dados}
\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{avg-throughput-pt.pdf}
\caption{Gráficos de taxa de transferência média em redes com 10, 30 e 50 nódos}
\label{fig:avgtp}
\end{figure}

\textbf{(Taxa de transferência de dados aumenta quando a conectividade é melhor)}


Para ter uma indicação de transferência de dados, observamos uma transmissão (com intervalo de 2 segundos)
de dados (de 100, 200 e 512\textrm{Kilobytes}) CBR (taxa constante de \textit{Bits}) durante 10 segundos; 
em redes, formadas por anel (anéis) ou/e por um varal, de 10, 30 e 50 nódos. O gráfico da figura~\ref{fig:avgtp}
apresenta o resultado obtido. Como podemos constatar as taxas de transmissão médias têm valores iguais.
\subsection{Atraso médio ponto a ponto}
De uma forma sucinta, definimos atraso ponto a ponto como sendo o tempo médio que um pacote de dados
leva para alcançar o destino. Isso inclui todos os atrasos possíveis causados por \textit{buffering} durante a
latência de descoberta de rota e enfileiramento na interface de fila~\cite{pankaj}.
O atraso ponto a ponto é calculado através da subtração do tempo em que um pacote de dados $p$ é enviado
do tempo em que este pacote $p$ chega ao destino. O cômputo prático usual para esta métrica é 
$\frac{\sum \Delta\textrm{t}}{npacote}$, i.e a razão do somatório dos atrasos $\Delta\textrm{t}$ pelo $npacote$
(quantidade de pacotes de dados recebidos.
 
No nosso trabalho fizemos experimentos de forma que seja possível comparar o atraso médio ponto a ponto
observado em uma rede de estrutura \textit{Token Ring} sem fio (abordagem tradicional - WTRP), e o atraso observado
em uma rede de estrutura em varal (evWTRP).

Seja $n$ quantidade de nódos em uma MANet, construimos redes WTRP de tamanho $n$, e redes evWTRP também de tamanho $n$
com $\lceil{\frac{n}{4}}\rceil$ nódos em varal e os demais em subanéis; enviamos pacotes de dados CBR (taxa constante de \textit{bit})
de tamanhos 100KB, 200KB e 512KB. Para cada rede WTRP ou evWTRP, e para cada tamanho de pacote de dados CBR; durante 
10 segundos enviamos (com intervalo de 2 segundos) dados de um nódo para outro nódo através de roteamento feito por WTRP
e por evWTRP e observamos os resultados. Esses resultados são apresentados na figura ~\ref{fig:e2edelay}.
O gráfico nessa figura indicaram-nos que o atraso é menor em redes com protocolo evWTRP
em relação às redes com protocolo WTRP, considerando mesmo $n$ e pacotes de dados de mesmo tamanho. Ademais está indicação
nos diz que a latência em evWTRP é menor que a latência em WTRP.

\begin{figure}[!hbtp]
\centering
\includegraphics[scale=0.4]{end2enddelay-pt.pdf}
\caption{Gráficos de atraso médio ponto a ponto}
\label{fig:e2edelay}
\end{figure}

\subsection{Tempo de transmissão de dados por \textit{broadcast}}

\subsection{Resultados dos experimentos}
\begin{table}[!hbtp]
 \begin{tabular}{|c|c|}
\hline
\textbf{Estrutura}  &  \textbf{Frequência}\\ \hline
3:2,2,1   &  3\\ \hline
2:2,1    & 49\\ \hline
2:2,2 & 7\\ \hline
2:3,1 & 11\\ \hline
2:3,2 & 2\\ \hline
5:3,1,1,2,1 & 1\\ \hline
3:3,1,1 & 1\\ \hline
3:3,1,2  & 1\\ \hline
3:2,1  & 1\\ \hline
2:2  & 1\\ \hline
3:3:1,1 & 1\\ \hline
6:2,1,1,1,1,1 & 1\\ \hline
5:2,1,1,1,1  &  7\\ \hline
1 & 29\\ \hline
2 & 139\\ \hline
3   &  63\\ \hline
4   &  39\\ \hline
5   &  10\\ \hline
6  &  4\\ \hline
7    &   1\\ \hline
3:2,1,1  & 20\\ \hline
4:2,1,1,1   &  21\\ \hline
8  & 1\\ \hline
 \end{tabular}
 \caption{Estruturas montadas com inclusão por número de nódos}
 \label{tab:estr_nn}
\end{table}

\begin{table}[!hbtp]
 \begin{tabular}{|c|c|}
\hline
\textbf{Estrutura}  &  \textbf{Frequência}\\ \hline
2:2,1  & 35\\ \hline
2:2,2  & 1\\ \hline
1  & 11\\ \hline
2  & 473\\ \hline
3  & 56\\ \hline
4  & 1\\ \hline
5  & 2\\ \hline
3:2,1,1  & 1\\ \hline
 \end{tabular}
\caption{Estruturas montadas com inclusão por PRPC}
 \label{tab:estr_prpc}
\end{table}

\begin{table}[!hbtp]
 \begin{tabular}{|c|c|}
\hline
\textbf{Estrutura}  &  \textbf{Frequência}\\ \hline
3:2,2,1 & 1\\ \hline
2:2,1 & 8\\ \hline
2:2,2 & 1\\ \hline
2:3,1 & 1\\ \hline
1 & 13\\ \hline
2 & 339\\ \hline
3 & 131\\ \hline
4 & 27\\ \hline
5  & 1\\ \hline
3:2,1,1 & 2\\ \hline
4:2,1,1,1  & 1\\ \hline
 \end{tabular}
\caption{Estruturas montadas com inclusão por sinal de recebimento de pacote}
 \label{tab:estr_sinal}
\end{table}